Аккумулятор и эволюция электромобиля

В автомобилях с тепловым двигателем технологическое значение имеет гребной винт. а топливный бак оказывается просто баком. Однако в автомобилях с электродвигателем все наоборот; И архитектура, и принцип действия электродвигателя очень просты, и наибольшая техническая сложность ложится на аккумулятор.

Когда коммерциализация Fiat Seicento Elettra он продавался как экологически чистый внедорожник, способный развивать скорость до 100 километров в час. Был один приблизительное время автономной работы около ста километров, а для зарядки аккумулятора потребовалось около восьми часов.. Кстати, из-за размера аккумуляторной батареи этот грузовой автомобиль имел только два сиденья, и из-за цены его коммерческое распространение не имело большого успеха.

Электропривод Smart Fortwo

Если мы вернемся в настоящее, нынешний концептуальный автомобиль, похожий на этот Fiat, может быть Электропривод Smart Fortwo. Эта небольшая утилита имеет автономность, которая в реальном использовании более или менее похожа на автономность маленького итальянца, и период ее зарядки также более или менее аналогичен, но будьте осторожны, только если мы подключим ее к вилке основной сети домой. Технические достижения, примененные к аккумуляторной батарее, позволили бренду группы Daimler предложить возможность установки специальных зарядных устройств (WallBox), способных заряжать аккумулятор. восемьдесят процентов батареи чуть более чем за сорок пять минут.

Основная концепция батареи

Аккумулятор просто накапливает электричество, которое затем будет потребляться электродвигателем. Его назначение аналогично топливному баку, но его архитектура и работа не могут быть более сложными.

Не желая углубляться в определения и / или химические процессы, работа батареи основана на производство электронов в результате контролируемых химических реакций. Я полагаю, что многие из вас все еще помнят периодическую таблицу, количество электронов в последнем слое и стабильность химических соединений, образовавшихся в результате реакции. Что ж, в случае батареи химическая реакция, которая происходит внутри, способствует перенос электрона с отрицательного полюса на положительный.

Очень простая схема батареи

Батарея может состоять из переменное количество ячеек, небольшие емкости, в которых электроды погружены в электролит.

  • Электрод: проводник электрического тока, который контактирует с электролитом и снаружи ячейки. Он может иметь положительный знак (анод) или отрицательный знак (катод).
  • Электролит: любое вещество, которое может разлагаться под действием электрического тока (электролиз).

В качестве очень простого примера: в классической свинцовой батарее один электрод сделан из чистого свинца (Pb), а другой — из диоксида свинца (PbO2), а электролит — серная кислота (H2ЮЗ4) растворенный в воде (H2ИЛИ).

Все эти элементы называются батареями именно из-за необходимой ассоциации ячеек для производства электроэнергии. Эта ассоциация может быть последовательной (отрицательный полюс ячейки с положительным полюсом следующей ячейки) для получения более высокого электрического напряжения или параллельно (все полюса одного знака соединены вместе) для получения более высокой интенсивности.

Renault ZOE 41 кВтч тест

Литий-ионный аккумулятор

Смарт, названный выше, имеет литий-ионный аккумулятор. Это означает, что этот аккумулятор замените сернокислый электролит другим электролитом, который представляет собой литиевую сольНо химический принцип, позволяющий накапливать электричество, тот же.

Что касается применения в электромобилях, литий-ионные аккумуляторы. имеют меньший вес и допускают большее количество циклов перезарядки прежде, чем произойдет значительная потеря емкости, известная как деградация батареи. В настоящее время считается, что ионно-литиевый аккумулятор может сохранять восемьдесят процентов своей емкости даже после трех тысяч полных циклов перезарядки.

Практические недостатки электромобиля

Если оставить немного в стороне цену и скудную адаптированную инфраструктуру в нашей стране, большая «проблема» электромобиля — это его практический анализ. Например, Фольксваген Гольф 1.5 TSI Это идеальный компакт для дальних поездок. Ваш топливный бак позволяет вам совершать поездки на расстояние более 800 километров, и мы не потратим больше пяти минут на заправку вашего бака.

Если вместо этого мы заинтересованы в новом Фольксваген Э-Гольф, мы должны четко понимать, что его аккумулятор не позволит нам совершать поездки на расстояние более двухсот километров и что заполнение его аккумулятора заставит нас пить кофе примерно пять часов в розетке на 7,4 киловатт.

Фольксваген Э-Гольф

В этот момент на ум приходит не один автомобиль, подобный Тесла Модель S 100D, с утвержденной автономией 612 км, и нагнетатели Бренда.

Прежде всего, я признаю, что эта Tesla — отличная машина, но ее цена в 110000 евро выходит из кармана большинства испанцев. С другой стороны, при движении со скоростью 60-70 километров в час можно достичь заявленной автономии, потому что в путешествии при 120 км / ч реальная автономия составляет около 450 км, что тоже неплохо.

Что касается нагнетателей бренда, то, хотя ожидается значительное расширение, когда Tesla Model 3 начнет продаваться, сегодня они в основном ориентированы на побережье Средиземного моря. Фактически, в Кастилии-Леоне их два (Бургос и Вальядолид), а в таких сообществах, как Кантабрия, Астурия, Галисия или Мадрид, их даже нет.

Эти нагнетатели мощностью до 120 киловатт позволяют зарядить за 20 минут электричество необходимо, чтобы проехать около 300 километров но у них есть серьезный недостаток: с нынешними технологиями, эти мощные заряды сокращают срок службы батареи.

Нагнетатели Tesla

Под этим я подразумеваю, что с текущими технологиями и инфраструктурой, Тем, кому часто приходится совершать длительные поездки, стоит обратить внимание на гибридные автомобили с подзарядкой от сети.. Например, он Volkswagen Golf GTE Его можно использовать изо дня в день как электромобиль с аккумулятором, который обеспечивает около 40 километров автономной работы, и как компактный 110 киловатт, идеально подходящий для длительных поездок. Конечно, пока мы путешествуем налегке с багажом; В то время как Volkswagen Golf с бензиновым двигателем имеет багажник объемом 380 литров, у гибридной модели он составляет 272 литра (341 литр в полностью электрической модели).

Аккумулятор будущего

Никто не знает, что будущее автомобильной промышленности — за электрификацией. В настоящее время существует множество брендов, которые делают ставку на микрогибридизация их двигателей, но это лишь промежуточный этап между автомобилем, работающим на ископаемом топливе, и электромобилем.

Тест Tesla Model X

Большая ставка на электромобиль требует оптимизация размера батареи и производительности. С одной стороны, почти обязательно предлагать аналогичные уровни автономности и времени зарядки, которые могут конкурировать с автомобилями, оснащенными двигателем внутреннего сгорания. С другой стороны, также необходимо уменьшить вес аккумулятора. Например, Renault zoe весит 1545 кг и Renault Clio TCe 66 он остается в 1082 кг.

В ближайщем будущем

Через четыре-пять лет мы сможем увидеть электромобили с реальная автономия около 600 километров благодаря техническим усовершенствованиям, примененным к аккумулятору.

Автомобили, похожие на него Опель Ампера-е Они оснащены одними из самых современных аккумуляторов, производимых в настоящее время. Аккумулятор в этом Opel изготовлен компанией LG Chem. сочетание кобальта, лития, марганца и никеля способен производить достаточно электричества, чтобы переместить машину на несколько 350 километров в реальных условиях использования.

opel-ampera-e-frontal-3-4

Этот тип композитной батареи имеет срок службы вдвое больше, чем у нынешних литий-ионных аккумуляторов хотя верно и то, что он весит примерно на десять процентов больше, чем нынешние, и что стоимость их производства увеличивается более или менее на тот же процент.

Батарея с твердым электролитом

Планируется на 2020 год, Твердый электролит имеет более высокую плотность, чем жидкий, и позволяет батареям этого типа накапливать больше энергии, чем, например, литиево-солевые батареи. Более того сводит к минимуму появление дендритов, повторяющиеся структуры, характерные для первых фаз роста кристаллов, которые могут вызывать короткие замыкания внутри батареи.

Эти дендриты из-за своего химического состава представляют собой тела, которые могут быть или не быть проводниками электрической энергии. Например, ионные и ковалентные кристаллы обладают большим сопротивлением теплопроводности и / или электричеству, а молекулярные кристаллы в этом отношении полностью изолируют. Эти три типа кристаллов ограничивают зарядную емкость аккумулятора, поскольку их образование разрушает электролит и, следовательно, процесс электролиза ограничен.

Тестовая приборная панель Nissan Leaf 30 кВтч

Существует четвертый тип кристаллов, металлические, для которых характерно небольшое количество электронов во внешних слоях и положительный заряд. Это означает, что при его образовании он разрушает электролит, а также, как только молекула образуется, она поглощает электроны с отрицательным зарядом, которые сохраняются. Это называется химической стабильностью валентной оболочки, что в переводе означает, что все молекулы имеют тенденцию иметь восемь электронов (стабильность) в своей последней оболочке (валентной оболочке).

Преимущества батареи с твердым электролитом заключаются в том, что намного меньше нагревается и менее подвержен деградации, что означает, что он может сохранять свою емкость во время многих других процессов загрузки.

Графен в батарее будущего

Nissan Leaf 2018 года

В течение многих лет графен обращался тысячу и один раз в программах научных исследований. композитный материал из чистого углерода, расположенный в правильном шестиугольном узоре Кажется, что он будет присутствовать во всех аспектах нашей повседневной жизни, если, конечно, можно снизить текущую цену на 300 долларов США за грамм. Конечно, как только цена упадет, следует ожидать, что графен также попадет в аккумулятор электромобиля.

Согласно опыту первых прототипов, графеновая батарея имеет плотность энергии в пять раз больше, чем у нынешних литиевых батарейИз-за его химического состава риск взрыва практически равен нулю, и в случае короткого замыкания только поврежденная часть будет неработоспособной.

Среди преимуществ графеновой батареи перед нынешними — большая емкость, меньший вес при том же объеме и непревзойденная грузоподъемность (аккумулятор на 100 кВт · ч можно зарядить менее чем за десять минут).

Молекулярная структура графена

Среди их недостатков мы можем выделить то, что они не выйдут на рынок раньше, чем через десять или пятнадцать лет, и что единственная испанская компания, занимающаяся исследованиями графеновых батарей, и которая была всемирно известна, недавно была обвинена в мошенничестве и расследуется. Национальной комиссией по рынку ценных бумаг.

Когда я был маленьким, мне говорили, что в 2000 году машины будут летать, и у меня не будет водителя. Я хотел бы вернуться к этой статье в 2030 году и иметь возможность проанализировать, какими были текущие прогнозы.. Конечно, что-то мне подсказывает, что эволюция батарей будет удивлять нас год за годом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *